Mai 15, 2021

LoRa Node „Temperatur“ selber bauen

Einen Sensor zu bauen, der seine Messwerte über 868 Mhz (LoRaWan) in eine Applikationssoftware im Internet sendet, ist nicht schwer.

Stückliste:

  • Gehäuse (für den Außeneinsatz wasserdicht)
  • Arduino Nano pro mini 3,3V 8 Mhz, programmiert mit der Software xxx_temp.hex
  • LoRa Transceiver Modul RFM95
  • Energieversorgung (Akku, Batterie, Netzteil)
  • Temperatursensor
  • Antenne

Was ist zu machen? Der LoRa-Transceiver wird mit Drähtchen „Huckepack“ auf das Arduino-Platinchen gelötet.

Arduino Mini proRFM 95
GNDGND
3,3VVCC
D2IO0
D5IO1
D6IO2
D9RST
D10SEL/NSS/CS
D13SCK
D11SDI/MOSI
D12SDO/MISO
GNDGND
Tabelle 1: Verbindungen Arduino Mini Pro – LoRa Transceiver Modul
Arduino mini pro mit „BetriebsLED“ und Spannungsregler
Arduino mini pro ohne Spannungsregler und „Betriebs-LED“

Bevor die LoRa Transceiverplatine „huckepack“ auf den Arduino mini pro gelötet wird, ist es für den Stromverbrauch günstig, den Spannungsregler und die „Betriebsanzeige“ LED zu entfernen. Wird eine Spannungsregelung benötigt, gibt es die Möglichkeit, die Arduino Platine und die Sensorik über einen externen Spannungsregler (mit einem Querstrom von 1µA oder weniger) zu versorgen. Durch den fehlenden Spannungsregler ist der RAW Eingang außer Funktion, Energieversorgung über den Anschluss VCC mit 3,3V.

RFM95W LoRa Transceiver Modul für 868 MHz, Unter- und Oberseite

Spannungsüberwachung: Um die „Rest“-Laufzeit eines LoRa-Nodes einschätzen zu können, ist es praktisch, die aktuelle Akkuspannung zu kennen. Die Arduino mini pro Experimentierplatine ermöglicht es analog/digital zu wandeln. Da der A/D Wandler keine Spannungen oberhalb der Betriebsspannung der Arduino Platine verträgt, muss eine LithiumPolymer-Zelle (ca 4,2V) über einen Spannungsteiler angeschlossen werden. Spannungsteiler: GND — 470KOhm — Anschluss A0 — 2MOhm — Batterie Plus, ggf einen 100nf parallel zum 470 KOhm Widerstand schalten. Querstrom des Teilers ca 1,7µA.

Temperatursensor: Zur Temperaturmessung bietet sich ein DS18S20 Sensor der Firma maxim integrated an. So ein „High precision 1 wire digital Thermometer“ gibt es in den verschiedensten Bauformen zB wasserdicht mit 1 bis 5 Meter langer Anschlussleitung.

Temperatursensor DS 18S20 wasserdicht mit 1m Anschlussleitung

Jeder dieser Sensoren hat eine 64 Bit Seriennummer, dies ermöglicht es mehrere Sensoren an einer Leitung zu betreiben. Die Schnittstelle benötigt einen Port-Pin der Arduino-Experimentierplatine und ggf einen weiteren Pin zum Abschalten des Pull up Widerstandes.